Sử dụng sơ đồ quy hoạch thực nghiệm, ma trận quy hoạch thực nghiệm thể hiện như sau:
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Phạm Ngọc Duy
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
P1 P2 P3 P4 P5 P6 + 0 - 1 2 3 S(m m / p ) t(mm/htd) - 0 + 0.015 0.01 0.005
Hỡnh 3.6 Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm
Sơ đồ quy hoạch thực nghiệm với hai thụng số thay đổi: Lượng tiến dọc của bàn mỏy: Sd(m/p); chiều sõu cắt: t(mm), với chỉ tiờu đỏnh giỏ chất lượng bề mặt gia cụng gồm: Nhỏm Ra, Rt, hỡnh thỏi bề mặt chi tiết như sau:
Điểm TN Sd (m/ph) t (mm/htđ) P1 (0) 2 (+) 0.015 P2 (-) 1 (+) 0.015 P3 (-) 1 (0) 0.010 P4 (0) 2 (-) 0.005 P5 (+) 3 (-) 0.005 P6 (+) 3 (0) 0.010 Bảng 3.2 Ma trận thực nghiệm
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Phạm Ngọc Duy
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
TTN Thụng số vào Thụng số ra Sd (m/ph) t (mm/htđ) Ra (m) Rt (m) P1 (0) 2 (+) 0.015 1.32 11.51 P2 (-) 1 (+) 0.015 1.48 14.53 P3 (-) 1 (0) 0.010 1.59 14.72 P4 (0) 2 (-) 0.005 1.21 12.01 P5 (+) 3 (-) 0.005 0.98 8.86 P6 (+) 3 (0) 0.010 1.05 9.80
Bảng 3.3 Kết quả thực nghiệm ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhỏm bề mặt khi mài thộp SUS304 bằng đỏ Al2O3. 3.4.1.2 Quỏ trỡnh thớ nghiệm
Quỏ trỡnh thớ nghiệm được thực hiện theo cỏc bước sau:
- Bước 1: Tại mỗi điểm thớ nghiệm tiến hành sửa đỏ với bộ thụng số cụng nghệ sửa đỏ khụng đổi: Ssđ= 3 (m/p); tsđ=0.01 (mm/htđ)
- Bước 2: Tiến hành mài trũn ngoài chạy dao dọc với chế độ cụng nghệ: Vđ=30m/s; nct = 120(v/p); Sd; t thay đổi.
- Đo cỏc thụng số đỏnh giỏ nhỏm bề mặt: Ra để đảm bảo độ tin cậy, tiến hành đo sau 11 hành trỡnh đơn, cỏc phộp đo được thực hiện ở ba vị trớ bất kỳ khỏc nhau rồi lấy giỏ trị trung bỡnh.
- Để đảm bảo tớnh ngẫu nhiờn, giảm sai số do nhiễu, đối với mỗi bộ thụng số cụng nghệ lặp lại thớ nghiệm 3 lần, đo kết quả rồi lấy giỏ trị trung bỡnh của ba lần thớ nghiệm đú.
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Phạm Ngọc Duy
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hỡnh 3.7 Thớ nghiệm gia cụng trờn mỏy mài trũn ngoài 3Б153
3.4.2. Xử lý số liệu thực nghiệm
3.4.2.1. Ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhỏm bề mặt
Thực nghiệm quỏ trỡnh mài, nghiờn cứu chất lượng bề mặt gia cụng dưới ảnh hưởng của hai thụng số chế độ cắt: t(mm/htđ); Sd (m/ph). Chỉ tiờu đỏnh giỏ chất lượng bề mặt gia cụng gồm: độ nhỏm Ra, cấu trỳc lớp bề mặt.
Kết quả của nhiều cụng trỡnh nghiờn cứu thực nghiệm về mài [1], [2]; [3]; [6]… đó cho thấy quan hệ giữa cỏc chỉ tiờu đỏnh giỏ Y (Ra, Rz, Rt, Py, Pz,…) với chế độ cắt (t, Sd, …) cú dạng hàm mũ: 2 1. . a da a Ct S R (3.34) 2 1. . 1 b d b t C t S R (3.35)
Cỏc số mũ a1, a2, b1, b2 và hệ số C của phương trỡnh (4.1) được xỏc định bằng thực nghiệm.
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Phạm Ngọc Duy
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Lấy logarit hai vế ta cú:
y = ao + a1x1 + a2x2 (3.36) Trong đú:
y = lnRa; a0 = lnC; x1 = lnt; x2 = lnSd
Trong phương trỡnh (3.36) y, x1, x2 đó biết. Cần xỏc định cỏc hệ số: ao; a1; a2 . (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Để nhận được cỏc phương trỡnh dạng (3.34; 3.35) dựng phần mềm Minitab14 để giải phương trỡnh (3.36) với kết quả thực nghiệm trong (bảng 3.3), ta được phương trỡnh hồi quy như sau:
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Phạm Ngọc Duy
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn b) Hàm hồi quy thực nghiệm của Rt
Hỡnh 3.8 Phương trỡnh hàm hồi quy thực nghiệm
Như vậy hàm hồi quy nhỏm bề mặt Ra; Rt cú dạng như sau: lnRa = ln(0.716) + 0.0617lnt - 0.335lnSd
lnRt = ln(2.74) + 0.0097lnt - 0.395lnSd
Sau khi đổi biến cú quan hệ giữa nhỏm bề mặt Ra với chiều sõu cắt t và lượng chạy dao S theo hàm sau:
335 . 0 0617 . 0 . . 046 . 2 d a t S R (3.37) 395 . 0 0097 . 0 . . 486 . 15 d t t S R (3.38)
Đõy chớnh là phương trỡnh hồi quy thực nghiệm của quan hệ giữa nhỏm với chiều sõu cắt và lượng chạy dao. Dựng phần mềm Matlab7.0 vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ của hàm như sau:
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Phạm Ngọc Duy
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Hỡnh 3.9 Đồ thị quan hệ giữa nhỏm bề mặt Ra; Rt với lượng chạy dao S và
chiều sõu mài t khi mài thộp khụng gỉ SUS304
(
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Phạm Ngọc Duy
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 3.4.2.2. Ảnh hưởng của chế độ cắt đến hỡnh thỏi bề mặt gia cụng
Với mỗi điểm thớ nghiệm tiến hành mài với 11 lần ăn chiều sõu (để topography của đỏ mài đạt tới trạng thỏi ổn định) thỡ dừng lại. Chụp ảnh tế vi bề mặt gia cụng trờn mỏy kớnh hiển vi điện tử HITACHI S4800 kết quả cho trờn hỡnh:
a) P1 (t = 0,015mm/htđ; Sd = 2 m/p)
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Phạm Ngọc Duy
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
c) P3 (t = 0,01mm/htđ; Sd = 1 m/p)
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Phạm Ngọc Duy
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Hỡnh 3.10. Ảnh SEM bề mặt khi mài thộp SUS304 bằng đỏ mài Hải Dương Cn60.TB1.G.V1 400x40x203.35m/s dung dịch trơn nguội emulxi nồng độ 4%
e) P5 (t = 0,005mm/htđ; Sd = 3 m/p)
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Phạm Ngọc Duy
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
3.5. Thảo luận kết quả
Phương phỏp mài thường chỉ được biết đến khi được sử dụng để gia cụng cỏc loại vật liệu khú gia cụng (vật liệu cú độ cứng và độ bền cao). Đề tài đó đưa ra được minh chứng cụ thể là mài cũn cú thể được sử dụng để gia cụng vật liệu mềm với năng suất, độ chớnh xỏc và chất lượng bề mặt cao. Tuy nhiờn từ đồ thị (hỡnh 3.9) và ảnh SEM (hỡnh 3.10) nhận thấy khi mài vật liệu dẻo núi chung và thộp khụng gỉ núi riờng cú một số đặc điểm khỏc với mài cỏc vật liệu thụng thường (mài vật liệu cú độ cứng và độ bền cao) như sau: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Nhỏm bề mặt, cấu trỳc tế vi lớp bề mặt phụ thuộc rất lớn vào chế độ cụng nghệ gia cụng (s, t).
Qua đồ thị quan hệ giữa nhỏm bề mặt Ra, Rt với lượng chạy dao S và chiều sõu cắt t (hỡnh 3.9) cú nhận xột:
+ Khi tăng S thỡ nhỏm bề mặt giảm, điều này trỏi với quy luật khi mài cỏc loại thộp thụng thường điều này được giải thớch như sau: Trong vựng tạo phoi do tớnh dẻo nờn vật liệu bị biến dạng dẻo lớn, ma sỏt giữa mặt sau của hạt mài với bề mặt gia cụng lớn, phoi tỏch ra thường dớnh bết lờn bề mặt đỏ làm giảm khụng gian chứa phoi, ma sỏt giữa bề mặt đỏ và chi tiết tăng quỏ trỡnh tự sửa đỏ khú khăn hơn, dung dịch trơn nguội khú đưa vào vựng cắt vỡ vậy vựng tạo phoi nhiệt cắt lớn, biến dạng dẻo lớn, nờn nếu lượng tiến bàn lớn thỡ giảm thời gian tiếp xỳc giữa chi tiết và đỏ nờn giảm nhiệt, giảm biến dạng dẻo vỡ vậy nhỏm bề mặt giảm.
+ Ảnh hưởng của chiều sõu cắt t tới nhỏm bề mặt và cấu trỳc tế vi lớp bề mặt vẫn giống quy luật khi mài cỏc loại thộp thụng thường: chiều sõu cắt giảm thỡ nhỏm bề mặt giảm tuy nhiờn do tớnh dẻo của vật liệu nờn nếu t quỏ nhỏ sẽ khụng cắt được bề mặt chi tiết chỉ bị biến dạng dẻo lỳc đú nhỏm bề mặt tăng.
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Phạm Ngọc Duy
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
+ Trong hai yếu tố ảnh hưởng đến nhỏm bề mặt thỡ ảnh hưởng của S lớn hơn ảnh hưởng của t vỡ vậy khi mài tinh nờn chọn S lớn.
+ Do nhiệt cắt, biến dạng dẻo trong vựng tạo phoi khi mài lớn nờn chất lượng bề mặt khi mài cỏc loại vật liệu này thấp hơn cỏc loại vật liệu thụng thường (nhỏm bề mặt cao hơn, lớp ứng suất dư bề mặt là kộo....).
Qua hỡnh chụp ảnh SEM bề mặt chi tiết tại cỏc điểm thớ nghiệm (hỡnh 3.10) cú nhận xột:
+ Tại điểm thớ nghiệm P5 cú chiều sõu mài t = 0.005mm/htđ; lượng chạy dao S = 3m/p là điểm cú chất lượng bề mặt tốt nhất, cỏc vết cao xước rất đều, bề mặt bị biến dạng dẻo ớt điều này được giải thớch như sau: Do chiều sõu cắt nhỏ nờn lực cắt nhỏ vỡ vậy lực cắt tỏc động lờn bề mặt chi tiết nhỏ làm bề mặt chi tiết bị biến dạng dẻo ớt hơn, mặt khỏc do S lớn nờn thời gian tiếp xỳc giữa đỏ và chi tiết giảm, khả năng tự mài sắc của đỏ tốt hơn nờn giảm nhiệt cắt, giảm biến dạng dẻo, cỏc vết cào xước đều hơn nờn nhỏm bề mặt nhỏ hơn.
+ Tại điểm thớ nghiệm P3 cú chiều sõu mài t = 0.01mm/htđ; lượng chạy dao S = 1m/p là điểm cú nhỏm bề mặt cao nhất cỏc vết xước khụng đều, điều này được giải thớch như sau: ở chế độ cắt này do S nhỏ hơn nờn thời gian tiếp xỳc của đỏ mài và chi tiết tăng mặt khỏc do chiều sõu cắt là lớn nờn lực cắt lớn, cỏc vết cào xước sõu hơn vỡ vậy nhiệt cắt lớn, biến dạng dẻo lớn nờn nhỏm bề mặt lớn.
- Vậy căn cứ vào yờu cầu cụng nghệ cụ thể từ phương trỡnh quan hệ của Ra; Rt và S, t ta hoàn toàn xỏc định được bộ thụng số S, t hợp lý đỏp ứng yờu cầu kỹ thuật của nguyờn cụng.
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Phạm Ngọc Duy
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
1. Đó xõy dựng được hệ thống thớ nghiệm (mỏy, cặp đỏ mài - vật liệu gia cụng, thiết bị đo…) cựng với cỏc điều kiện cụng nghệ cụ thể để tiến hành nghiờn cứu bằng thực nghiệm nhằm xõy dựng cỏc mụ hỡnh thể hiện ảnh hưởng của chế độ cắt tới một vài thụng số đặc trưng cho quỏ trỡnh cắt khi mài tinh trờn mỏy mài trũn ngoài.
2. Đó tiến hành nghiờn cứu thực nghiệm, đó thu nhận, lưu trữ, xử lý được số liệu thực nghiệm đảm bảo độ tin cậy.
3. Đó xõy dựng được mối quan hệ hàm số giữa cỏc đại lượng ra của quỏ trỡnh mài (nhỏm bề mặt Ra) và đại lượng vào là chế độ cắt (chiều sõu cắt t, lượng chạy dao S) dưới dạng hàm số mũ. Đó đưa ra nhận xột về quy luật ảnh hưởng của chế độ cắt đến một vài thụng số đỏnh giỏ chất lượng bề mặt (nhỏm bề mặt, hỡnh thai lớp bề mặt).
4. Cỏc kết quả nghiờn cứu thực nghiệm phự hợp với cỏc nghiờn cứu lý thuyết.
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Phạm Ngọc Duy
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
Nội dung của đề tài là: “Nghiờn cứu ảnh hưởng của chế độ cắt đến nhỏm bề mặt khi mài thộp khụng gỉ trờn mỏy mài trũn ngoài”. Qua ba chương luận văn đó nờu được cỏc vấn đề sau:
- Luận văn đó trỡnh bày khỏi quỏt về cỏc loại thộp khụng gỉ: Đặc điểm, phõn loại, cũng như vai trũ, khả năng ứng dụng trong cụng nghiệp.
- Đó tổng kết được cỏc lý thuyết cơ bản về cụng nghệ mài, cỏc yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của bề mặt chi tiết khi mài.
- Đó đặt ra được bài toỏn và đưa ra phương phỏp nghiờn cứu là nghiờn cứu lý thuyết kết hợp với nghiờn cứu thực nghiệm, xõy dựng hệ thống thớ nghiệm đảm bảo yờu cầu nghiờn cứu với cỏc thiết bị đo hiện đại.
- Đó tiến hành thực nghiệm đạt kết quả tốt.
- Đó xõy dựng được quan hệ giữa nhỏm bề mặt và chế độ cụng nghệ gia cụng (chiều sõu cắt t, lượng chạy dao S) dưới dạng cỏc hàm thực nghiệm:
2 1 . . a da a Ct S R ; 1 2 . . 1 b d b t C t S
R Từ đú đó đỏnh giỏ được ảnh hưởng của cỏc thụng số cụng nghệ (S, t) tới nhỏm bề mặt khi mài loại thộp này.
- Kết quả nghiờn cứu cú ý nghĩa thực tiễn to lớn: Với cỏc độ nhỏm bề mặt yờu cầu dựa vào hàm thực nghiệm cú thể lựa chọn chế độ gia cụng hợp lý, giảm chi phớ gúp phần nõng cao hiệu quả kinh tế, kỹ thuật của quỏ trỡnh sản xuất.
- kết quả nghiờn cứu cú thể được sử dụng để điều khiển tối ưu húa quỏ trỡnh mài. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hƣớng nghiờn cứu tiếp theo
Đề tài đó thu được một số kết quả khỏ tốt nhưng vẫn cũn nhiều hạn chế mà tỏc giả sẽ nghiờn cứu và hoàn thiện trong tương lai để hoàn thiện đề tài của mỡnh. Sau đõy là một số hướng chớnh:
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Phạm Ngọc Duy
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
nõu đến quỏ trỡnh cắt đặc biệt là khi mài những kim loại mềm như thộp khụng gỉ, từ đú điều khiển quỏ trỡnh chế tạo đỏ và quỏ trỡnh sửa đỏ để tạo ra topography bề mặt đỏ hợp lý.
- Nghiờn cứu ảnh hưởng đồng thời của cả ba thụng số chế độ cắt (S, n, t) đến chất lượng bề mặt và độ chớnh xỏc khi mài thộp khụng gỉ.
- Nghiờn cứu ảnh hưởng của biến dạng và tốc độ lan truyền biến dạng của vật liệu gia cụng trong quỏ trỡnh cắt đến chất lượng bề mặt và độ chớnh xỏc gia cụng trong quỏ trỡnh cắt thộp khụng gỉ.
- Nghiờn cứu ảnh hưởng của cỏc thụng số đỏ mài (độ hạt, cấu trỳc, độ cứng ....) đến chất lượng bề mặt và độ chớnh xỏc gia cụng khi mài thộp khụng gỉ.
- Nghiờn cứu ảnh hưởng của dung dịch trơn nguội và phương phỏp tưới nguội đến độ chớnh xỏc và chất lượng bề mặt khi mài thộp khụng gỉ.
Hướng dẫn KH: TS. Trần Minh Đức Học viờn: Phạm Ngọc Duy
Số húa bởi Trung tõm Học liệu – Đại học Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn
[1]. Nguyễn Trọng Bỡnh; Tối ưu hoỏ quỏ trỡnh gia cụng cắt gọt; NXB
Giỏo dục, Hà Nội (2003).
[2]. Nguyễn Trọng Bỡnh, Trần Minh Đức; “Nghiờn cứu ảnh hưởng của
cỏc thụng số cụng nghệ khi sửa đỏ tới Topografie của đỏ”, (1999).
[3]. Dƣơng Trọng Đại; luận văn thạc sỹ kỹ thuật “Nghiờn cứu ảnh hưởng
của chế độ cắt đến độ nhỏm bề mặt khi mài trũn ngoài”, (2006).
[4]. Trần Văn Địch, Hoàng Văn Điện, Phựng Xuõn Sơn; “Nghiờn cứu
ảnh hưởng của chế độ cắt đến độ nhỏm bề mặt khi mài phẳng” đăng trờn tạp chớ khoa học và cụng nghệ cỏc trường đại học kỹ thuật số 55 - 2006 . (2006).
[5]. Nguyễn Văn Hựng; Luận ỏn tiến sĩ “Nghiờn cứu tối ưu cỏc thụng số
cụng nghệ của quỏ trỡnh mài điện hoỏ bằng đỏ mài kim cương khi gia cụng hợp kim cứng” (2003).
[6]. Nguyễn Phỳ Sơn; luận văn thạc sỹ kỹ thuật “Nghiờn cứu ảnh hưởng
của chế độ cắt đến chất lượng và độ chớnh xỏc gia cụng khi mài hợp kim nhụm bằng đỏ mài kim cương” (2007).
[7]. Trần Minh Đức, Hệ thống đo lực cắt mới trờn mỏy mài trũn ngoài (2007), Tạp chớ khoa học và cụng nghệ, đại học Thỏi Nguyờn.
[8]. Bành Tiến Long, Trần Thế Lục, Nguyễn Duy (2001), Nguyờn lý gia cụng vật liệu, Khoa cơ khớ - Trường Đại học Bỏch khoa Hà Nội.
[9]. Nguyễn Văn Tớnh (1978), Kỹ thuật mài, NXB Cụng nhõn kỹ thuật, Hà Nội.
[10]. Ioan D. Marinescu, W. Brian Rowe; Boris Dimitrov and Ichiro Inasaki ,Kinematic Models of Abrasive Contacts Pages 41-89 (2008) [11]. Ya. L. Gurevits và cỏc tỏc giả; Chế độ cắt cỏc vật liệu khú gia cụng;biờn
dịch: Hồng Nguyờn, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội (1981) [12]. S. Malkin (1989), Grinding technology, Ellis Horwood Limited. [13]. Ya. L. Gurevits và cỏc tỏc giả (1981), Chế độ cắt cỏc vật liệu khú gia
cụng, biờn dịch: Hồng Nguyờn, NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội.
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});